機(jī)械設(shè)計(jì)方法學(xué)教案第1章

1、機(jī)械設(shè)計(jì)方法學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)方法學(xué)Mechanical Design Methodology 主講人：賈勝德二一六年春學(xué)期 你也許也曾有過這樣的經(jīng)歷： 看著眼前美觀豪華的門卻不知如何打開； 頗具現(xiàn)代感的水龍頭卻把你弄得手忙腳亂； 因?yàn)椴粫?huì)使用家里的組合音響而生出跟不上時(shí)代的挫折感 這些人前的尷尬、人后的沮喪，其實(shí)問題全然不在你！全怪設(shè)計(jì)者考慮不周而我們卻在代為受過！ 優(yōu)秀的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員與用戶之間的一種交流，用戶的需求應(yīng)當(dāng)始終貫穿在整個(gè)設(shè)計(jì)過程之中。但這并不是說產(chǎn)品的易用性可以凌駕于其他因素之上，所有偉大的設(shè)計(jì)，都是在藝術(shù)美、可靠性、安全性、易用性、成本和性能之間尋求平衡與和諧。 應(yīng)該讓用戶一目了然

2、地知道如何去操作，應(yīng)該讓消費(fèi)者享受樂趣而不是飽受挫折。所以，如果你是設(shè)計(jì)人員，那么在構(gòu)思產(chǎn)品時(shí)，請(qǐng)?jiān)谕瞥缤庥^美感、藝術(shù)風(fēng)格和成本之前，首先設(shè)身處地地想像一下用戶的感受，為設(shè)計(jì)的易用性而努力吧，因?yàn)檫@才是產(chǎn)品的生命力之源我們?cè)俨灰迷O(shè)計(jì)者的錯(cuò)誤懲罰自我！ US Donald A. Norman: The Design of Everyday Things使用問題：培訓(xùn)解決加工問題：修復(fù)解決設(shè)計(jì)問題：全局性，連鎖反應(yīng)，損失嚴(yán)重 產(chǎn)品的研究與開發(fā)是企業(yè)爭(zhēng)得市場(chǎng)的重要條件，也是企業(yè)生存與發(fā)展生存與發(fā)展的關(guān)鍵因素。 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可賦于產(chǎn)品“先天特優(yōu)、先天良好、先天特優(yōu)、先天良好、先天一般和先天不足先天一般

3、和先天不足”的本質(zhì)特性，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是產(chǎn)品質(zhì)量的“靈魂靈魂”。 據(jù)統(tǒng)計(jì)：n因元件、材料原因造成故障的比例為因元件、材料原因造成故障的比例為33%n因制造不良造成設(shè)備故障的比例為因制造不良造成設(shè)備故障的比例為17%n因設(shè)計(jì)造成設(shè)備故障的比例占因設(shè)計(jì)造成設(shè)備故障的比例占50%n全產(chǎn)品成本水平的全產(chǎn)品成本水平的70%-80%取決于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)取決于產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 因此因此,研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。第第1章章 概概 論論1.1 設(shè)計(jì)及其特征設(shè)計(jì)及其特征1.1.1 什么是設(shè)計(jì)？什么是設(shè)計(jì)？ 請(qǐng)各位同學(xué)思考 石刀、石斧、石錛河姆渡石犁河姆渡骨針 半坡遺址出土的小口尖底瓶，是當(dāng)

4、時(shí)人們的汲水用具。汲水時(shí)，將繩子穿過瓶子的雙耳，瓶子剛?cè)胨畷r(shí)，瓶口朝下，汲滿水時(shí)，瓶口向上并保持平衡。該文物反映了當(dāng)時(shí)半坡居民科學(xué)知識(shí)的萌芽。司母戊（后母戊）大方鼎司母戊（后母戊）大方鼎 中國國家博物館鎮(zhèn)館之寶，商代晚期的青銅器。1939年于河南安陽殷墟商代晚期墓出土。因腹內(nèi)壁鑄有“司母戊”三字而得名。該鼎的化學(xué)成分為：銅84.77%，錫11.64%，鉛2.79%，其他0.8%。是中國目前已發(fā)現(xiàn)的最大、最重的古代青銅器。 金面罩成都金沙遺址博物館藏成都金沙遺址博物館藏古蜀國（商至春秋）杜宇時(shí)期古蜀國（商至春秋）杜宇時(shí)期秦 銅車馬 公元132年張衡創(chuàng)制了世界上第一臺(tái)地震儀，即候風(fēng)地動(dòng)儀。 指南車

5、是中國古代用來指示方向的一種機(jī)械裝置。它與指南針利用地磁效應(yīng)不同，它是利用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，由車上木人指示方向。無論如何向前、向后、還是轉(zhuǎn)彎，小木人的手一直指向南方。這種裝置好像現(xiàn)代的自動(dòng)定向儀。據(jù)考證是在三國時(shí)期由馬鈞創(chuàng)造的。三國三國 銅弩機(jī)（成都武侯祠博物館藏）銅弩機(jī)（成都武侯祠博物館藏）明代束綜提花織機(jī)明代束綜提花織機(jī)宋應(yīng)星宋應(yīng)星天工開物天工開物明代束綜提花織機(jī)局部圖明代束綜提花織機(jī)局部圖2007年年6月桂林之行水鄉(xiāng)侗寨的紡織機(jī)月桂林之行水鄉(xiāng)侗寨的紡織機(jī) 瓦特和他發(fā)明的蒸汽機(jī)（第一次工業(yè)革命） 18世紀(jì)中葉，由于物理學(xué)對(duì)熱機(jī)和熱學(xué)理論的研究成果，導(dǎo)致了蒸汽機(jī)的發(fā)明，引起了第一

6、次技術(shù)革命，使人類進(jìn)入了機(jī)械化時(shí)代。蒸汽機(jī)、焦炭、鐵和鋼蒸汽機(jī)、焦炭、鐵和鋼是促成工業(yè)革命技術(shù)加速發(fā)展的四項(xiàng)主要因素。 西門子發(fā)電機(jī)（第二次工業(yè)革命） 世界上第一臺(tái)電子數(shù)字式計(jì)算機(jī)于1946年2月15日在美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功，它的名稱叫ENIAC(埃尼阿克)，是電子數(shù)值積分式計(jì)算機(jī)(Electronic Numerical Integrator And Calculator)的縮寫。它使用了17468個(gè)真空電子管，耗電174千瓦，占地170平方米，重達(dá)30噸，每秒鐘可進(jìn)行5000次加法運(yùn)算。 1964年10月16日，中國自行研制的第一顆原子彈爆炸成功（圖左）。1967年6月17日，第一顆

7、氫彈爆炸成功（圖中上），1970年4月24日，第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功（圖中下）。1971年9月10日，第一枚洲際火箭發(fā)射成功（圖右） 美國阿特蘭蒂斯號(hào)航天飛機(jī)？ 之一：之一： 設(shè)計(jì)是“面臨不確定性情形，其失誤代價(jià)極高的決策” 。 （阿西莫夫：設(shè)計(jì)導(dǎo)論，1962）之二：之二： 設(shè)計(jì)是“一種對(duì)目標(biāo)的問題求解活動(dòng)”。（阿切爾：設(shè)計(jì)者運(yùn)用的系統(tǒng)方法，1965）之三：之三： 設(shè)計(jì)是“在我們對(duì)最終結(jié)果感到自信之前，對(duì)我們想要做的東西所進(jìn)行的模擬”。（鮑克：工程設(shè)計(jì)教學(xué)會(huì)議論文集，1964）之四：之四： 設(shè)計(jì)是“在特定情形下，向真正的總體需要提供的最佳解答”。（瑪切特：創(chuàng)造性工作中的思維控制，1968）

8、設(shè)計(jì)定義設(shè)計(jì)定義之五：之五： 設(shè)計(jì)是“從現(xiàn)存事實(shí)轉(zhuǎn)向未來可能的一種想象躍遷” 。 （佩奇：給人用的建筑，1966）之六：之六： 設(shè)計(jì)是“一種創(chuàng)造性活動(dòng)創(chuàng)造前所未有的，新穎而有益的東西”。（李斯威克：工程設(shè)計(jì)中心簡(jiǎn)介，1965）之七：之七： 設(shè)計(jì)是“使人造物產(chǎn)生變化的活動(dòng)，這個(gè)最終定義不僅適用 于工程師、建筑師及其它?？圃O(shè)計(jì)人員的工作，而且適用于經(jīng)濟(jì)計(jì)劃者、立法者、管理者、社會(huì)活動(dòng)家、應(yīng)用研究者、抗議者和政治家的活動(dòng)，適用于從形式上和內(nèi)容上從事改變產(chǎn)品、市場(chǎng)、城市、服務(wù)機(jī)構(gòu)、公眾輿論、法律等等，而經(jīng)受壓力的集團(tuán)的活動(dòng)” 。（瓊斯：設(shè)計(jì)方法人類未來的的種子，1970）之八：之八： 設(shè)計(jì)是“旨在改進(jìn)

9、現(xiàn)實(shí)的一種活動(dòng)。設(shè)計(jì)過程的產(chǎn)物，被用作進(jìn)行這種改進(jìn)的模型”。（蓋茨帕斯基：設(shè)計(jì)之人性觀，1980）之九：之九： 設(shè)計(jì)“作為一種專業(yè)活動(dòng)，反映了委托人和用戶所期望的東西；它是這樣一個(gè)過程，通過它便決定了某種有限而稱心的狀態(tài)變化，以及把這些變化置于控制之中的手段”。（雅克斯：設(shè)計(jì)科學(xué)方法，“導(dǎo)言”，1981）之十：之十： “設(shè)計(jì)像科學(xué)那樣，與其說是一門學(xué)科 ，不如說是以共同的學(xué)術(shù)途徑、共同的語言體系和共同的程序，予以統(tǒng)一的一類學(xué)科。設(shè)計(jì)像科學(xué)那樣，是觀察世界和使世界結(jié)構(gòu)化的一種方法。因此，設(shè)計(jì)可以擴(kuò)展應(yīng)用到我們希望以設(shè)計(jì)者身份去注意的一切現(xiàn)象，正像科學(xué)可以應(yīng)用到我們希望給以科學(xué)研究的一切現(xiàn)象那樣”

10、。（阿克：設(shè)計(jì)研究的本質(zhì)述評(píng)，1981）之十一：之十一： 設(shè)計(jì)是“一種社會(huì)文體活動(dòng)。一方面，設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性的、類似于藝術(shù)的活動(dòng)；另一方面，它又是理性的、類似于條理性科學(xué)的活動(dòng)”。（迪爾諾特：超越科學(xué)和反科學(xué)的設(shè)計(jì)哲理，1981） 設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：在有限的時(shí)空范圍內(nèi)，在有限的時(shí)空范圍內(nèi)，在特定的物質(zhì)條件下，人們?yōu)榱藵M在特定的物質(zhì)條件下，人們?yōu)榱藵M足一定的需求而進(jìn)行的一種創(chuàng)造性足一定的需求而進(jìn)行的一種創(chuàng)造性思維活動(dòng)的實(shí)踐過程。思維活動(dòng)的實(shí)踐過程。1.1.2 設(shè)計(jì)的特征設(shè)計(jì)的特征 （1）有限時(shí)空特征）有限時(shí)空特征所有的設(shè)計(jì)活動(dòng)都受到時(shí)間與空間所有的設(shè)計(jì)活動(dòng)都受到時(shí)間與空間的限制的限制 蒸汽機(jī)從設(shè)計(jì)到應(yīng)用花

11、費(fèi)100年 自行車170年 柴油機(jī)19年（18781897） 電動(dòng)機(jī)57年（1829 1886） 電子管31年（1884 1915） 汽車27年（1862 1895） 雷達(dá)15年（1925 1940） 電視機(jī)12年（1922 1934） 晶體管5年（1948 1953） 原子反應(yīng)堆3年（1939 1942） 激光器1年（1960）這個(gè)特征對(duì)于考古學(xué)有極為重要的意義！設(shè)計(jì)成果的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造性 “中國的飛船不是聯(lián)盟號(hào)，中國的飛船就是中國的?！保咨?，莫斯科航空學(xué)院教授，俄羅斯聯(lián)盟號(hào)總設(shè)計(jì)師） “CCTV感動(dòng)中國”2005年度人物，中南大學(xué)黃伯云院士主持研制“高性能碳碳航空制動(dòng)材料的制備技術(shù)”

12、，獲2004年國家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，結(jié)束了該獎(jiǎng)自設(shè)立連續(xù)空缺6年的歷史。 2006年國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、國家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、國家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)4大頂級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)全部名花有主，標(biāo)志著我國科技創(chuàng)新能力邁上新臺(tái)階，其中一個(gè)重要特點(diǎn)就是科技原始創(chuàng)新能力顯著提高。 “SDSD凹印對(duì)印技術(shù)凹印對(duì)印技術(shù)”項(xiàng)目獲2010年度國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。它率世界之先，攻克了雕刻凹印兩面對(duì)印的技術(shù)難題，不僅標(biāo)志著我國鈔票核心防偽印刷技術(shù)進(jìn)入世界強(qiáng)國之林，也將使人民幣印制向“公眾易于識(shí)別、造假者難以偽造”的目標(biāo)更近一步。 2011年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)項(xiàng)目：列車結(jié)構(gòu)塑變列車結(jié)構(gòu)塑變吸能技術(shù)及裝置吸能技術(shù)及

13、裝置（原名稱：列車碰撞可控變形吸能技術(shù)及裝置） “創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力?！保ㄊ髨?bào)告十六大報(bào)告） “自主創(chuàng)新基礎(chǔ)能力建設(shè)是國家創(chuàng)新體系建設(shè)的重要組成部分，是保障和促進(jìn)全社會(huì)創(chuàng)新活動(dòng)、培養(yǎng)和凝聚高層次人才、建設(shè)創(chuàng)新型國家的必要物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，是國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容，是由國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、實(shí)驗(yàn)室體系、工程中心、企業(yè)技術(shù)中心等構(gòu)成的國家自主創(chuàng)新支撐體系。” （發(fā)展改革委發(fā)展改革委 科技部科技部 教育部教育部 ：國家自主創(chuàng)新基國家自主創(chuàng)新基礎(chǔ)能力建設(shè)礎(chǔ)能力建設(shè)“十一五十一五”規(guī)劃規(guī)劃） “提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家。這是國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，是提高綜合國

14、力的關(guān)鍵。 ” （十七大報(bào)十七大報(bào)告告）“實(shí)踐永無止境，創(chuàng)新永無止境?！保ㄊ叽髨?bào)告十七大報(bào)告） 中國載人航天工程發(fā)展歷程中國載人航天工程發(fā)展歷程（1） “863”計(jì)劃中納入載人航天工程。（2） 1992年黨中央審時(shí)度勢(shì)，確定實(shí)現(xiàn)載人航天工程的戰(zhàn)略決策（921工程，1992.9.21）。（3）1999年11月 神舟一號(hào)（無人） 2001年1月 神舟二號(hào)（無人） 2002年3月 神舟三號(hào)（無人） 2002年12月 神舟四號(hào)（無人） 2003年10月 神舟五號(hào)（一人一天） 2005年10月 神舟六號(hào)（多人多天） 2008年9月 神舟七號(hào)（太空行走） 2011年9月 天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器（空間站） 2

15、011年11月 神舟八號(hào)與天宮一號(hào)對(duì)接 2012年6月 神舟九號(hào)與天宮一號(hào)對(duì)接（首位女航天員）“方法”就是為了達(dá)到某種目的所運(yùn)用的手段、工作程序以及可以被人們總結(jié)出來的規(guī)律性的東西。 不同的學(xué)科門類（如基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、工程科學(xué)等）存在與之相應(yīng)的不同的方法（如科學(xué)方法、技術(shù)方法、工程方法等）。 “設(shè)計(jì)”過程就是要找到滿足功能的最優(yōu)方案，它涉及自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域，解決這一問題必然存在諸多的選擇，換言之，設(shè)計(jì)方法的存在是必然的，并且方法不止設(shè)計(jì)方法的存在是必然的，并且方法不止一個(gè)。一個(gè)。1.2 設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)方法學(xué)設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)方法學(xué) 在不同的歷史發(fā)展階段，科學(xué)與技術(shù)的現(xiàn)狀不同，設(shè)

16、計(jì)方法也不相同，它是歷史的產(chǎn)物，具有鮮明的歷史時(shí)代特征。歷次技術(shù)革命的大量創(chuàng)造發(fā)明與發(fā)現(xiàn)總是伴隨著方法論的變革，并反饋促進(jìn)了科學(xué)向更高階段發(fā)展。 對(duì)于設(shè)計(jì)方法的發(fā)展歷程，通常有以下兩種劃分方法：方法一：方法一： （1）第一階段第一階段 原始設(shè)計(jì)方法原始設(shè)計(jì)方法 這一階段的特點(diǎn)是：簡(jiǎn)單思維、時(shí)間長、水平低。簡(jiǎn)單思維、時(shí)間長、水平低。前文所示石刀、石斧、骨針等，即是這一階段設(shè)計(jì)的產(chǎn)物。 雖然這一階段的設(shè)計(jì)方法是原始的，但也是有意識(shí)、有目的、有計(jì)劃的活動(dòng)，它不同于其他動(dòng)物的本能活動(dòng)。 （2）第二階段第二階段 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 這一階段的特點(diǎn)是：復(fù)雜思維計(jì)算模型試驗(yàn)復(fù)雜思維計(jì)算模型試驗(yàn)。 傳統(tǒng)

17、設(shè)計(jì)方法從人類社會(huì)的分工開始，到近代，甚至于現(xiàn)在的某些國家、部門仍在使用。 這種設(shè)計(jì)方法為我國19501960年代的機(jī)械化帶來了許多積極的作用，使我國與發(fā)達(dá)國家在機(jī)械化水平上的差距得到快速縮小。 但隨著社會(huì)的發(fā)展，這種設(shè)計(jì)方法的缺陷也逐漸暴露： 思維禁錮 不注重除設(shè)計(jì)以外的信息反饋 設(shè)計(jì)周期長 信息存儲(chǔ)與檢索不方便（特別是在計(jì)算機(jī)應(yīng)用前） 難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化 （3）第三階段第三階段 計(jì)算機(jī)集成設(shè)計(jì)方法計(jì)算機(jī)集成設(shè)計(jì)方法 該階段也就是現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段，這一階段由于信息的快速交換與集成，使得設(shè)計(jì)成為優(yōu)化的、動(dòng)態(tài)的、科學(xué)的、計(jì)算機(jī)化的的活動(dòng)。主要特點(diǎn)有：程序性、創(chuàng)造性、系統(tǒng)性、優(yōu)化程序性、創(chuàng)造性、系統(tǒng)性、優(yōu)

18、化性、綜合性、性、綜合性、CAD。方法二：方法二： （1）第一階段 17世紀(jì)以前的“直覺設(shè)計(jì)階段” （2）第二階段 17世紀(jì)以后的“經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段”及其以后形成的“傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段” （3）第三階段 目前的“現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段”傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)的對(duì)比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)的對(duì)比 在目前的在目前的“現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段”，由于科學(xué)技術(shù)的，由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)方法在處迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)方法在處理理“需求需求”與與“條件條件”的關(guān)系時(shí)往往不能很簡(jiǎn)單地的關(guān)系時(shí)往往不能很簡(jiǎn)單地做出決策。由此，促使我們對(duì)設(shè)計(jì)方法本身進(jìn)行更做出決策。由此，促使我們對(duì)設(shè)計(jì)方法本身進(jìn)行更深

19、入的探討，以尋求其基本規(guī)律，這便是深入的探討，以尋求其基本規(guī)律，這便是“設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)方法學(xué)法學(xué)”的產(chǎn)生背景。的產(chǎn)生背景。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是以設(shè)計(jì)產(chǎn)品為目標(biāo)的一個(gè)是以設(shè)計(jì)產(chǎn)品為目標(biāo)的一個(gè)知識(shí)知識(shí)群體群體的總稱的總稱u采用系統(tǒng)工程的方法和動(dòng)態(tài)分析法采用系統(tǒng)工程的方法和動(dòng)態(tài)分析法u實(shí)行實(shí)行“人人機(jī)機(jī)環(huán)境環(huán)境”一體化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想一體化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想 設(shè)計(jì)進(jìn)程和設(shè)計(jì)組織更加合理化、現(xiàn)代化設(shè)計(jì)進(jìn)程和設(shè)計(jì)組織更加合理化、現(xiàn)代化問題分析動(dòng)態(tài)化問題分析動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)進(jìn)程、戰(zhàn)略、方案和數(shù)據(jù)選擇的廣義優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)程、戰(zhàn)略、方案和數(shù)據(jù)選擇的廣義優(yōu)化計(jì)算、繪圖的計(jì)算機(jī)化計(jì)算、繪圖的計(jì)算機(jī)化1.2.1 設(shè)計(jì)方法學(xué)概述

20、設(shè)計(jì)方法學(xué)概述 設(shè)計(jì)方法學(xué)是研究設(shè)計(jì)方法學(xué)是研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)律產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)律、設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)程序及及設(shè)計(jì)思維設(shè)計(jì)思維和和工作方法工作方法的一門綜合性學(xué)科。的一門綜合性學(xué)科。 它涉及的知識(shí)面很廣，如它涉及的知識(shí)面很廣，如物理、化學(xué)、材料力學(xué)、理論物理、化學(xué)、材料力學(xué)、理論力學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工程、計(jì)算力學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)、價(jià)值工程、人機(jī)工程學(xué)、設(shè)計(jì)美學(xué)機(jī)、價(jià)值工程、人機(jī)工程學(xué)、設(shè)計(jì)美學(xué)等，可以說它所涉及等，可以說它所涉及的學(xué)科幾乎涵蓋所有的學(xué)科領(lǐng)域。的學(xué)科幾乎涵蓋所有的學(xué)科領(lǐng)域。 設(shè)計(jì)方法學(xué)以系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)分析設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略進(jìn)程和設(shè)設(shè)計(jì)方法學(xué)以系統(tǒng)工

21、程的觀點(diǎn)分析設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略進(jìn)程和設(shè)計(jì)方法、手段的戰(zhàn)術(shù)問題。在總結(jié)設(shè)計(jì)規(guī)律、啟發(fā)設(shè)計(jì)創(chuàng)造計(jì)方法、手段的戰(zhàn)術(shù)問題。在總結(jié)設(shè)計(jì)規(guī)律、啟發(fā)設(shè)計(jì)創(chuàng)造性的基礎(chǔ)上促進(jìn)研究現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法、先進(jìn)手段和工具性的基礎(chǔ)上促進(jìn)研究現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法、先進(jìn)手段和工具在設(shè)計(jì)中的綜合應(yīng)用。在設(shè)計(jì)中的綜合應(yīng)用。 設(shè)計(jì)方法學(xué)通過尋求保證設(shè)計(jì)質(zhì)量、加快設(shè)計(jì)速度、減少設(shè)計(jì)方法學(xué)通過尋求保證設(shè)計(jì)質(zhì)量、加快設(shè)計(jì)速度、減少和避免設(shè)計(jì)失誤的方法和舉措，以適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的要求。和避免設(shè)計(jì)失誤的方法和舉措，以適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的要求。它的發(fā)展將大大提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品的市它的發(fā)展將大大提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)

22、爭(zhēng)能力。場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 因此，我們可以將設(shè)計(jì)方法學(xué)理解為：因此，我們可以將設(shè)計(jì)方法學(xué)理解為： 研究設(shè)計(jì)中的一般過程及解決具體設(shè)計(jì)問題的方研究設(shè)計(jì)中的一般過程及解決具體設(shè)計(jì)問題的方法和手段。法和手段。（“設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)”） 設(shè)計(jì)方法學(xué)不能單憑直覺和經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)，而應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)律設(shè)計(jì)方法學(xué)不能單憑直覺和經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)，而應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)律制訂的進(jìn)程、方法和步驟來設(shè)計(jì)。但這并不意味著忽略設(shè)計(jì)人制訂的進(jìn)程、方法和步驟來設(shè)計(jì)。但這并不意味著忽略設(shè)計(jì)人員直覺和經(jīng)驗(yàn)的作用，換言之，我們不能忽略、限制他們的聰員直覺和經(jīng)驗(yàn)的作用，換言之，我們不能忽略、限制他們的聰明才智，相反，應(yīng)使其得以充分發(fā)揮。明才智，相反，應(yīng)使其得以

23、充分發(fā)揮。 設(shè)計(jì)方法學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，也只有在設(shè)計(jì)實(shí)踐設(shè)計(jì)方法學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，也只有在設(shè)計(jì)實(shí)踐的應(yīng)用中，才能真正顯示出它的生命力和發(fā)展前景。的應(yīng)用中，才能真正顯示出它的生命力和發(fā)展前景。 設(shè)計(jì)方法學(xué)作為設(shè)計(jì)方法學(xué)作為，應(yīng)滿足如下的要求：，應(yīng)滿足如下的要求： （1）適用于任何工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而不局限于某）適用于任何工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而不局限于某種行業(yè)。種行業(yè)。 （2）能促進(jìn)發(fā)明創(chuàng)造和認(rèn)識(shí)能力的提高，使之較容易）能促進(jìn)發(fā)明創(chuàng)造和認(rèn)識(shí)能力的提高，使之較容易找到最佳的解。找到最佳的解。 （3）可與其他學(xué)科的概念、方法和認(rèn)識(shí)相協(xié)調(diào)。）可與其他學(xué)科的概念、方法和認(rèn)識(shí)相協(xié)調(diào)。 （4）

24、所獲得的解并不是特異的，應(yīng)較容易轉(zhuǎn)用到其他）所獲得的解并不是特異的，應(yīng)較容易轉(zhuǎn)用到其他產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。1.3.1 設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究?jī)?nèi)容 關(guān)于設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究?jī)?nèi)容，主要有以下兩種觀點(diǎn)。關(guān)于設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究?jī)?nèi)容，主要有以下兩種觀點(diǎn)。觀點(diǎn)一：觀點(diǎn)一：（1）分析設(shè)計(jì)過程及各設(shè)計(jì)階段的任務(wù)，尋求符合科學(xué)規(guī)律）分析設(shè)計(jì)過程及各設(shè)計(jì)階段的任務(wù)，尋求符合科學(xué)規(guī)律的設(shè)計(jì)程序；的設(shè)計(jì)程序； 設(shè)計(jì)規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì) （2）研究解決設(shè)計(jì)問題的邏輯步驟和應(yīng)遵循的工作原則；）研究解決設(shè)計(jì)問題的邏輯步驟和應(yīng)遵循的工作原則； 分析、綜合、評(píng)價(jià)、

25、決策分析、綜合、評(píng)價(jià)、決策（3）分析創(chuàng)新思維規(guī)律，研究并促進(jìn)各種創(chuàng)新技法在設(shè)計(jì)中）分析創(chuàng)新思維規(guī)律，研究并促進(jìn)各種創(chuàng)新技法在設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，激發(fā)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新能力；的運(yùn)用，激發(fā)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新能力；1.3 設(shè)計(jì)方法學(xué)的發(fā)展及基本特點(diǎn)設(shè)計(jì)方法學(xué)的發(fā)展及基本特點(diǎn)（4）分析各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)）分析各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的科學(xué)合理設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力；品的科學(xué)合理設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力； 系統(tǒng)工程、價(jià)值工程、優(yōu)化設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)、人機(jī)工程、系統(tǒng)工程、價(jià)值工程、優(yōu)化設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)、人機(jī)工程、工業(yè)美學(xué)工業(yè)美學(xué)（5）深入分析各種類型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，以便按規(guī)律更有

26、針對(duì)性）深入分析各種類型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，以便按規(guī)律更有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)；地進(jìn)行設(shè)計(jì)； 開發(fā)型、擴(kuò)展型、變參數(shù)、反求開發(fā)型、擴(kuò)展型、變參數(shù)、反求（6）研究設(shè)計(jì)信息庫的建立；）研究設(shè)計(jì)信息庫的建立； 設(shè)計(jì)信息規(guī)律加以分類、排序、儲(chǔ)存，以便查找、調(diào)用，設(shè)計(jì)信息規(guī)律加以分類、排序、儲(chǔ)存，以便查找、調(diào)用，便于便于CAD的應(yīng)用的應(yīng)用（7）研究產(chǎn)品的）研究產(chǎn)品的CAD 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化觀點(diǎn)二：觀點(diǎn)二：（1）設(shè)計(jì)階段；）設(shè)計(jì)階段； 研究設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，如原理方案、結(jié)構(gòu)和總體設(shè)計(jì)；研究設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，如原理方案、結(jié)構(gòu)和總體設(shè)計(jì)；各個(gè)階段及其工作步驟組成設(shè)計(jì)程序；規(guī)范化、模式化、各個(gè)階段及其工作步驟組成設(shè)

27、計(jì)程序；規(guī)范化、模式化、合理化、科學(xué)化合理化、科學(xué)化（2）設(shè)計(jì)原理、規(guī)律和準(zhǔn)則；）設(shè)計(jì)原理、規(guī)律和準(zhǔn)則； 以系統(tǒng)觀點(diǎn)研究設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則、原理以系統(tǒng)觀點(diǎn)研究設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則、原理（3）設(shè)計(jì)方案；）設(shè)計(jì)方案； 如何實(shí)現(xiàn)從如何實(shí)現(xiàn)從“實(shí)現(xiàn)需求實(shí)現(xiàn)需求”到到“技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換（4）各類設(shè)計(jì)及應(yīng)用；）各類設(shè)計(jì)及應(yīng)用； 開發(fā)型、擴(kuò)展型、變參數(shù)、反求開發(fā)型、擴(kuò)展型、變參數(shù)、反求 系統(tǒng)工程、價(jià)值工程、優(yōu)化設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)、人機(jī)工系統(tǒng)工程、價(jià)值工程、優(yōu)化設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)、人機(jī)工程、工業(yè)美學(xué)程、工業(yè)美學(xué)（5）設(shè)計(jì)信息庫；）設(shè)計(jì)信息庫； 知識(shí)庫：各種知識(shí)、科技原理、技術(shù)成果、專利的表知識(shí)庫：各種知識(shí)、科技原

28、理、技術(shù)成果、專利的表達(dá)與存儲(chǔ)達(dá)與存儲(chǔ) 方法庫：各種操作、程序、技法、方法的表達(dá)與存儲(chǔ)方法庫：各種操作、程序、技法、方法的表達(dá)與存儲(chǔ)（6）設(shè)計(jì)自動(dòng)化；）設(shè)計(jì)自動(dòng)化； 設(shè)計(jì)步驟、理論、方法和計(jì)算機(jī)的結(jié)合設(shè)計(jì)步驟、理論、方法和計(jì)算機(jī)的結(jié)合（7）綜合評(píng)價(jià)。）綜合評(píng)價(jià)。 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 多方案的選擇、評(píng)優(yōu)多方案的選擇、評(píng)優(yōu) 設(shè)計(jì)方法學(xué)的內(nèi)容是動(dòng)態(tài)的，它必將隨著科技的發(fā)展設(shè)計(jì)方法學(xué)的內(nèi)容是動(dòng)態(tài)的，它必將隨著科技的發(fā)展和設(shè)計(jì)實(shí)踐的積累而不斷豐富。和設(shè)計(jì)實(shí)踐的積累而不斷豐富。1.3.2 設(shè)計(jì)方法學(xué)的理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法學(xué)的理論基礎(chǔ)（1）方法論基礎(chǔ)）方法論基礎(chǔ)系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程 設(shè)計(jì)方法學(xué)的方法論基礎(chǔ)，是

29、最主要的理論基礎(chǔ)。運(yùn)設(shè)計(jì)方法學(xué)的方法論基礎(chǔ)，是最主要的理論基礎(chǔ)。運(yùn)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)理解為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，進(jìn)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)理解為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，進(jìn)行分析、綜合、評(píng)價(jià)和決策。行分析、綜合、評(píng)價(jià)和決策。（2）自然科學(xué)理論基礎(chǔ)）自然科學(xué)理論基礎(chǔ) 數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料學(xué)、優(yōu)化計(jì)算、數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料學(xué)、優(yōu)化計(jì)算、信息論、模糊論、相似論信息論、模糊論、相似論（3）社會(huì)科學(xué)理論基礎(chǔ)）社會(huì)科學(xué)理論基礎(chǔ) 工業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)、價(jià)值工程學(xué)、決策論、人機(jī)工程學(xué)、心工業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)、價(jià)值工程學(xué)、決策論、人機(jī)工程學(xué)、心理學(xué)、民族學(xué)理學(xué)、民族學(xué)（4）技術(shù)手段）技術(shù)手段 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)

30、1.3.3 設(shè)計(jì)方法學(xué)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)方法學(xué)的特點(diǎn)（1）從戰(zhàn)略高度，用大視角審視設(shè)計(jì)對(duì)象）從戰(zhàn)略高度，用大視角審視設(shè)計(jì)對(duì)象 零部件水平零部件水平產(chǎn)品水平產(chǎn)品水平系統(tǒng)水平系統(tǒng)水平社會(huì)水平社會(huì)水平（2）方法論，應(yīng)用學(xué)科，交叉學(xué)科）方法論，應(yīng)用學(xué)科，交叉學(xué)科 多學(xué)科互相滲透、交叉，形成新概念、新規(guī)則、新方多學(xué)科互相滲透、交叉，形成新概念、新規(guī)則、新方法；必將隨著其他學(xué)科的發(fā)展而在動(dòng)態(tài)中不斷完善。法；必將隨著其他學(xué)科的發(fā)展而在動(dòng)態(tài)中不斷完善。（3）鮮明的系統(tǒng)性）鮮明的系統(tǒng)性 第二章要講有關(guān)技術(shù)系統(tǒng)的概念。第二章要講有關(guān)技術(shù)系統(tǒng)的概念。（4）對(duì)設(shè)計(jì)師提出更高的標(biāo)準(zhǔn)）對(duì)設(shè)計(jì)師提出更高的標(biāo)準(zhǔn) 思想活躍、勇于創(chuàng)新思

31、想活躍、勇于創(chuàng)新（5）追求最優(yōu)化的設(shè)計(jì)結(jié)果）追求最優(yōu)化的設(shè)計(jì)結(jié)果 不僅僅是某一方面性能的最優(yōu)化，而是整體的最優(yōu)化不僅僅是某一方面性能的最優(yōu)化，而是整體的最優(yōu)化 (6) 設(shè)計(jì)方法學(xué)是設(shè)計(jì)領(lǐng)域的指導(dǎo)思想設(shè)計(jì)方法學(xué)是設(shè)計(jì)領(lǐng)域的指導(dǎo)思想 1.3.4 設(shè)計(jì)方法學(xué)的發(fā)展歷程設(shè)計(jì)方法學(xué)的發(fā)展歷程（1）1870年代，德國人年代，德國人F. Reuleaux在在理論運(yùn)動(dòng)學(xué)理論運(yùn)動(dòng)學(xué)一書中一書中提出了提出了“進(jìn)程規(guī)劃的模型進(jìn)程規(guī)劃的模型”，被稱為設(shè)計(jì)方法學(xué)的奠基人；，被稱為設(shè)計(jì)方法學(xué)的奠基人；（2）1940年代，年代，Kutzbach等人在程式化設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、功等人在程式化設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、功能原理及其在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等方面展開研究，使得設(shè)計(jì)方法能原理及其在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等方面展開研究，使得設(shè)計(jì)方法學(xué)得到初步發(fā)展；學(xué)得到初步發(fā)展；（3）1960年代，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要使得設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究飛速年代，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要使得設(shè)計(jì)方法學(xué)